一种能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法与流程

本发明涉及桥梁结构设计领域，具体指一种能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法。
背景技术：
：大跨径双塔钢混结合梁斜拉桥在中跨自重作用或汽车活载作用下边跨易产生竖直向上的挠度，导致过渡墩或辅助墩处支座产生拉力，改变结构体系。为了避免这种不利情况的出现，一般通过在边跨过渡墩或辅助墩处设置压重块来增加边跨重量。设置压重块虽然改变了支座的受力状态，但也增加了辅助墩处主梁的负弯矩，导致混凝土桥面板出现拉应力甚至开裂。现有的设计方法通常采用在桥面板中布设预应力钢筋的方式，即通过在桥面板中增加预压力来消除拉应力，保证桥面板的受压状态。采用此方法设计时，由于钢梁和混凝土桥面板是组合截面，预应力钢筋产生的预压力大部分作用在钢梁上，对消除桥面板的拉应力效果不明显，因此在设计中只能不断增加预应力钢筋的数量，这反而导致钢梁承受更大的压应力，使得钢梁成为结构设计中的薄弱点。技术实现要素：本发明要解决的技术问题在于针对上述设计的不足，提供一种用于解决双塔结合梁斜拉桥辅助墩顶处桥面板拉应力过大的方法。本发明的技术方案为：一种能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法，其特征在于：该方法是增加双塔结合梁斜拉桥辅助墩顶桥面板强度来减少桥面板的预应力，进而减少施加在辅助墩压应力。前述的能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法是，所述辅助墩墩顶桥面板为uhpc桥面板。所述辅助墩顶处桥面板结构设计计算方法为：a.确定辅助墩顶处桥面板的弯矩m和轴力n；b.根据所述桥面板的弯矩m和轴力n，然后根据公式计算出桥面板拉应力：c.根据计算出的桥面板拉应力来计算选择桥面板预应力钢束数量和制作uhpc桥面板的超高强度混凝土标号和布置范围。所述b步骤中的计算桥面板拉应力的公式为：(1)(2)(3)(4)公式1)、(2)(3)和(4)中σ为桥面板拉应力；as为钢梁截面面积；ac为桥面板截面面积；αe为钢梁弹性模量es和混凝土弹性模量ec的比值；is为钢梁的惯性矩；ic为桥面板的惯性矩；dc为钢梁形心到桥面板形心的距离；y为换算截面中性轴至桥面板顶面的距离。前述的能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法是，桥面板拉应力的范围为0～5.9mpa。与现有设计方法相比，本发明通过采用uhpc桥面板来代替传统的混凝土桥面板，允许辅助墩墩顶处的桥面板出现拉应力，通过布设少量的预应力钢筋，降低了该处钢梁较大的压应力，提高了钢主梁耐久性，避免出现结构安全隐患。同时，仅在辅助墩墩顶处范围内布设uhpc桥面板，较全桥使用uhpc板更为经济合理，具有良好的经济实用性和推广前景。附图说明图1是本发明的主梁图2是本发明的桥面板立面图。图3是本发明的图2中的a-a断面图。其中，图中(单位：cm)，1-uhpc桥面板；2-普通桥面板；3-辅助墩；4-预应力钢束。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。某地拟建造一座双塔结合梁斜拉桥，跨径为215+480+215m,横断面如图3所示。根据桥梁结构总体计算结果，确定辅助墩顶处桥面板的弯矩m为1.5×105kn.m，轴力n为6.35×104kn。根据所述桥面板的弯矩m和轴力n，然后根据公式：计算出桥面板拉应力，为-4.6mpa。根据计算结果，布设15-7型预应力钢束共18束。考虑预应力钢筋的作用后再次计算桥面板拉应力，为-3.2mpa。根据计算结果，确定uhpc桥面板采用uc120的标号，布设范围在横桥向为满布，在纵桥向为9m，如图1和图2所示。在辅助墩墩顶采用uhpc桥面板，可以有效减少桥面板预应力钢束的数量，降低钢主梁处的压应力,提升了钢结构的耐久性。以具体实例来看，采用uhpc桥面板和普通混凝土桥面板的设计和计算对比。对比项普通混凝土桥面板uhcp桥面板钢束数量(束)5218钢主梁应力(mpa)212182技术特征：1.一种能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法，其特征在于：该方法是增加双塔结合梁斜拉桥辅助墩顶桥面板强度来减少桥面板的预应力，进而减少施加在辅助墩压应力。2.根据权利要求1所述的能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法，其特征在于：所述辅助墩墩顶桥面板为uhpc桥面板。3.根据权利要求2所述的能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法，其特征在于：所述辅助墩顶处桥面板结构设计计算方法为a.确定辅助墩顶处桥面板的弯矩m和轴力n；b.根据所述桥面板的弯矩m和轴力n，然后根据公式计算出桥面板拉应力：c.根据计算出的桥面板拉应力来计算选择桥面板预应力钢束数量和制作uhpc桥面板的超高强度混凝土标号和布置范围。4.根据权利要求3所述的能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法，其特征在于：所述b步骤中的计算桥面板拉应力的公式为：(1)(2)(3)(4)公式1)、(2)(3)和(4)中σ为桥面板拉应力；as为钢梁截面面积；ac为桥面板截面面积；αe为钢梁弹性模量es和混凝土弹性模量ec的比值；is为钢梁的惯性矩；ic为桥面板的惯性矩；dc为钢梁形心到桥面板形心的距离；y为换算截面中性轴至桥面板顶面的距离。5.根据权利要求3或4所述的能减少双塔结合梁斜拉桥辅助墩应力的方法，其特征在于：桥面板拉应力的范围为0～5.9mpa。技术总结本发明公开了一种用于解决双塔钢混结合梁斜拉桥辅助墩顶处桥面板拉应力过大的设计方法，在辅助墩顶采用预制UHPC（超高性能混凝土）板，用UHPC板的超高抗拉能力来承受辅助墩顶桥面板较大的拉应力。其结构简单，制造成本低，安装便捷，减小了预应力钢束数量，显著提高桥面板使用寿命，仅在辅助墩顶及中跨合拢处设置UHPC板，成本较低，具有良好的经济实用性和推广前景。技术研发人员：周潇;蓝先林;徐向东;杜镔;唐志;赵振宇;吴维义;陆瑜;廖斌;黄婷受保护的技术使用者：贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司技术研发日：2021.03.11技术公布日：2021.06.11